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Aluminiumherstellung

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Team Realfilm
Aluminiumherstellung
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse - 9. Klasse

Beschreibung Aluminiumherstellung

Die Gewinnung von Aluminium ist schwierig, da es im Erz stabile Bindungen mit anderen Elementen ausgebildet hat. In der Industrie werden dazu das Bayer- und Elektrolyse-Verfahren verwendet. Die bekannteste Verwendung von Aluminium ist wohl die Alu-Folie. In diesem Video lernst du nun, wie die Gewinnung und Verarbeitung von Aluminium funktioniert und welche Herausforderungen dabei auftreten. Denn obwohl Aluminium das dritthäufigste Element in der Erdkruste ist, ist die Gewinnung aus den Erzen nicht immer einfach.

Das liegt daran, dass Aluminium sehr reaktionsfreudig ist und sehr stabile Bindungen mit anderen Elementen eingeht, die schwierig zu trennen sind. Ein Beispiel für natürliches Aluminiumvorkommen ist Bauxit, ein rötliches Gestein. Hierbei handelt es sich um ein Aluminiumerz, das allerdings noch mit Eisen(III)-oxid verunreinigt ist. Dies muss vor der Aluminiumgewinnung entfernt werden, sodass reines Aluminiumoxid vorliegt.

Die Abtrennung dieser Verunreinigungen geschieht im sogenannten Bayerverfahren, bei dem in einer Reihe von chemischen Reaktionen das, auch als Tonerde bezeichnete, Aluminiumoxid gewonnen werden kann. Nach der Filtration bleibt ein Gemisch aus Wasser und reinem Aluminiumoxid zurück. Durch die Verdampfung des Wassers trennen wir die Tonerde nun endgültig von allen anderen Stoffen.

Um nun das reine Aluminium aus dem Aluminiumoxid zu gewinnen, nutzen wir das Elektrolyse-Verfahren. Dabei werden die beiden Elemente, Aluminium und Sauerstoff, mithilfe von elektrischem Strom getrennt. Dazu wird die Verbindung in einer Elektrolysezelle auf über 1000° C erhitzt. Dabei schmilzt das Aluminiumoxid. Es bilden sich positiv geladene Aluminiumionen und negativ geladene Sauerstoffionen. Wird nun Spannung angelegt, werden die positiven Aluminiumionen von der negativ geladenen Kohlenstoffkathode angezogen, wo sie Elektronen aufnehmen und Aluminiumatome bilden. Die negativ geladenen Sauerstoffionen werden von der positiv geladenen Kohlenstoffanode angezogen, wo sie Elektronen abgeben und sich Sauerstoff bildet. Dieser verbindet sich dann mit dem Kohlenstoff an der Anode. Dadurch entsteht Kohlenstoffdioxid, welches sich als Gas verflüchtigt und das reine Aluminium zurücklässt. Auf diese Weise ist es möglich jährlich Millionen Tonnen Aluminium zu gewinnen, das wir unter anderem auch in der Luft- und Raumfahrt nutzen.

Transkript Aluminiumherstellung

Aluminium ist das dritthäufigste Element in der Erdkruste, aber es ist nicht einfach, dieses Metall zu gewinnen. Man findet es als Erz, was bedeutet, dass es mit anderen Elementen verbunden ist. Da Aluminium sehr reaktionsfreudig ist, bedeutet das, dass die Verbindungen, die es eingeht, sehr stabil und nur schwer aufzubrechen sind. Bauxit ist ein natürliches Aluminiumerz. Das Gestein bekommt seine Farbe von einer Verunreinigung mit rotem Eisen(III)-oxid. Bevor das Aluminium gewonnen werden kann, müssen diese Verunreinigungen entfernt werden, sodass man pures Aluminiumoxid, bekannt als Tonerde, erhält. Das Bayer-Verfahren isoliert die Tonerde durch eine Reihe chemischer Reaktionen. Nach der Filtration bleibt ein Gemisch aus reinem Aluminiumoxid und Wasser übrig. Das Gemisch wird auf 1200 °C erhitzt, wodurch das Wasser verdampft, und ein trockenes, weißes Pulver zurückbleibt: Tonerde. Ein weiteres Verfahren ist nötig, um daraus das reine Aluminium zu gewinnen. Durch Strom kann man die verschiedenen Elemente einer chemischen Verbindung voneinander trennen. Wenn man eine elektrische Spannung an erhitztes Bleibromid anlegt, entstehen glänzendes, geschmolzenes Blei und braunes gasförmiges Brom. Das gleiche Verfahren, Elektrolyse genannt, kann eingesetzt werden, um das Aluminium und den Sauerstoff in der Tonerde voneinander zu trennen, wobei man dafür allerdings weit mehr Wärme und Strom benötigt. Die Verbindung wird in einer Elektrolysezelle platziert, in der die Temperatur auf über 1000 °C erhöht wird. Sie verbraucht so viel Strom, dass man damit eine kleine Stadt versorgen könnte. Das Aluminiumoxid schmilzt und bildet die positiv geladenen Aluminiumionen und die negativ geladenen Sauerstoffionen. Nun wird eine Spannung an die Elektrolysezelle angelegt, sodass die positiven Aluminiumionen zur negativ geladenen Kohlenstoffkathode gezogen werden, wo sie Elektronen aufnehmen und Aluminiumatome bilden. Die negativ geladenen Sauerstoffionen werden von der positiv geladenen Kohlenstoffanode angezogen, wo sie Elektronen abgeben und sich Sauerstoff bildet, bevor sich dieser mit dem Kohlenstoff der Anode verbindet und Kohlenstoffdioxid entsteht. Wenn letzte Verunreinigungen entfernt sind, bleibt reines Aluminium übrig. Mit diesem Verfahren werden jedes Jahr Millionen Tonnen Aluminium gewonnen.

1 Kommentar

1 Kommentar
  1. Es war richtig gut,
    Man konnte viel lernen daher ich diff chemi hab ist sehr nutzvoll

    Von Aravinthan Yn, vor 4 Monaten
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